버튼 한 번으로 1시간 내 식중독을 진단할 수 있는 시스템이 개발돼 학교 급식, 식품 제조 현장 등 다양한 분야에서 식중독 사고를 예방할 수 있을 것으로 기대가 모아진다.

한국기계연구원은 식중독균 16종을 1시간 이내에 자동 검출하는 전자동 통합 진단 시스템을 국내 최초로 개발했다고 24일 밝혔다.

기존 식중독 검사 방식 대비 속도와 편의성이 획기적으로 향상되면서, 학교·급식시설·지자체 검사소 등 현장에서 즉시 활용 가능한 차세대 식품 안전관리 기술로 주목받고 있다.

기계연 대경권융합연구본부 진단센서연구실 연구팀(박찬용 선임연구원, 이동규 책임연구원, 우창하 박사후연구원)은 식품 탈리, 핵산 전처리, 분자진단을 하나의 장비로 통합한 ‘식중독 진단용 현장형 고속 전자동 통합 시스템’을 개발했다.

이 장비는 식품 속 식중독균을 분리–정제–증폭–검출하는 전 과정을 자동으로 수행해, 비전문가도 버튼 한 번으로 식중독 검사를 진행할 수 있다.

기존 식중독 검사 표준법은 식품 속 균을 배양해 확인하는 방식으로 최소 2일에서 최대 1주일이 소요됐다.

일부 분자진단 기술이 도입되었지만 전문 장비와 숙련된 인력이 필요해 현장 적용이 제한적이었다.

반면 기계연 시스템은 탈리 → 전처리 → 핵산 증폭 → 판독의 모든 단계를 하나의 모듈에서 자동화해 1시간 내 결과 확인이 가능하다.

이 시스템은 고속 프로펠러 회전에 의해 발생하는 유체역학적 힘을 활용해 식품을 손상시키지 않으면서 식중독균만 선택적으로 분리한다.

이후 다중 분리막 기반 진공 여과 기술로 불순물을 제거하고, 200mL 이상의 대용량 시료도 빠르게 처리할 수 있다.

정제된 핵산은 고속 제어 기반 분자진단 기술을 통해 40사이클 열주기 증폭을 15분 내 완료한다.

또한 한 개의 well에서 두 가지 이상의 형광을 동시에 검출하는 전용 시약과 저가 CMOS 기반 멀티 형광 센서를 적용해, 식품의약품안전처가 고시한 16종 식중독균을 동시에 고감도로 진단할 수 있다.

모든 과정은 자동화 소프트웨어로 운영되며, 현장에서 비전문가도 쉽게 사용할 수 있을 정도의 편의성과 신뢰성을 갖췄다.

현재 이 시스템은 두 곳의 실증 현장에서 다양한 식품군을 대상으로 테스트 중이며, 모든 실증 과정에서 현장 적용 가능성과 분석 정확도가 입증되고 있다.

기존 방식 대비 시간 효율이 크게 향상돼 실용화 가능성이 매우 높은 것으로 평가된다.

박찬용 선임연구원은 “이번 시스템은 현장에서 신속하고 정확하게 식중독균을 검출할 수 있고, 비전문가도 쉽게 사용할 수 있다는 점이 가장 큰 장점”이라며 “학교 급식시설, 식품 제조 현장, 지자체 검사소 등 다양한 분야에서 식중독 사고 예방에 큰 역할을 할 것”이라고 말했다.

이동규 책임연구원은 “식품 탈리부터 핵산 정제, 분자진단까지 모든 과정을 하나의 장비에서 자동화한 기술은 국내 식품 안전관리 체계에 새로운 패러다임을 제시하는 성과”라고 강조했다.

이번 연구는 행정안전부가 주관한 2023년 국민수요 맞춤형 생활안전 연구개발 사업(2단계)의 일환으로 수행됐다.